hoewel een geïntegreerde schakeling (IC), ook bekend als een halfgeleiderchip, u kan misleiden met zijn Vingernagel-formaat form factor, het is eigenlijk verpakt met miljarden elektronische componenten—Transistors, Diodes, weerstanden en condensatoren—die allemaal samenwerken om logische bewerkingen uit te voeren en gegevens op te slaan.
dus, wat is er nodig om dit soort schakelingen te maken, vraag je je af?
de technologie achter de engineering van een IC gaat veel verder dan het eenvoudig monteren van afzonderlijke componenten. In feite zijn microscopische circuitpatronen gebouwd op meerdere lagen van verschillende materialen, en pas nadat deze stappen een paar honderd keer zijn herhaald, is de chip eindelijk compleet.
vandaag introduceren we een nieuwe serie die u zal begeleiden door het volledige productieproces van dit geavanceerde apparaat, van het stadium van de grondstof tot de laatste test van de halfgeleiderchip. De serie bestaat uit acht delen en verschijnt wekelijks.
Lees verder voor het eerste deel van de serie, die het “canvas” voor geïntegreerde schakelingen introduceert, ook wel bekend als de siliciumwafer.
Wat is een wafer?
een wafer, ook wel een schijf genoemd, is een dunne, glanzende plak van een siliciumstaaf die wordt gesneden met behulp van specifieke diameters. De meeste wafers zijn gemaakt van silicium gewonnen uit zand. Het belangrijkste voordeel van het gebruik van silicium is dat het rijk is aan aanbod, het meest voorkomende element in de natuur, net na zuurstof. De milieuvriendelijke eigenschappen zijn een extra bonus.
het bouwen van een ingot, de fundering voor wafers
zodra silicium uit zand wordt geëxtraheerd, moet het worden gezuiverd voordat het in gebruik kan worden genomen. Ten eerste wordt het verhit tot het smelt tot een vloeistof met een hoge zuiverheid en vervolgens gestold tot een siliciumstaaf, of ingot, met behulp van gangbare groeimethoden zoals het Czochralski-(chokh-RAL-skee -) – proces of het Floating Zone-proces.
einden afgesneden van siliciumstaven, of ingots
de populaire Czochralski-methode maakt gebruik van een klein stukje vast silicium (zaad) dat in een bad van gesmolten silicium of polykristallijn silicium wordt geplaatst en vervolgens langzaam in rotatie wordt getrokken als de vloeistof uitgroeit tot een cilindrische ingot. Dit is de reden waarom de afgewerkte wafers zijn allround schijven.
geeft een nieuwe betekenis aan de term “flinterdun”
voordat het geheel wordt gekoeld, worden de kegelvormige uiteinden van de ingots afgesneden terwijl het lichaam wordt gesneden in dunne wafers van gelijke dikte met scherpe diamantzaagbladen. Dit verklaart waarom de diameter van een ingots uiteindelijk de grootte van een wafer zou bepalen. In de begindagen van de halfgeleiderindustrie, wafers waren slechts drie centimeter in diameter. Sindsdien zijn wafers in omvang toegenomen, omdat grotere wafers resulteren in meer chips en een hogere productiviteit. De grootste waferdiameter die tegenwoordig bij de vervaardiging van halfgeleiders wordt gebruikt, is 12 inch of 300 mm.
gladmaken – het lappen-en polijstproces
Plakwafers moeten worden voorbereid voordat ze klaar zijn voor de productie. Schurende chemicaliën en machines polijsten het oneffen oppervlak van de wafer voor een spiegel-gladde afwerking. Door het onberispelijke oppervlak kunnen de circuitpatronen tijdens het lithografieproces beter op het waferoppervlak worden afgedrukt, wat we later zullen behandelen.
Ken uw wafer
elk deel van een afgewerkte wafer heeft een andere naam en functie. Laten we ze een voor een doornemen.
1. Chip: een klein stukje silicium met elektronische schakelpatronen
2. Schrijflijnen: dunne, niet-functionele ruimten tussen de functionele stukken, waar een zaag de wafer veilig kan snijden zonder de circuits te beschadigen
3. TEG (groep van Testelementen): een prototype dat de werkelijke fysieke kenmerken van een chip (transistors, condensatoren, weerstanden, diodes en circuits) onthult, zodat kan worden getest of het goed werkt
4. Edge Die: dies (chips) rond de rand van een wafer beschouwd als productieverlies; Grotere wafers zou relatief minder chip verlies
5. Vlakke Zone: een rand van een wafer die plat is afgesneden om de oriëntatie van de wafer te identificeren en
te typen